Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов и пьезопреобразователей Цензурка-М

Назначение

Аппаратура «Цензурка-М» предназначена для оперативного контроля параметров пьезоэлементов и пьезопреобразователей в процессе их производства.

Область применения аппаратуры «Цензурка-М» - пьезотехника, в частности производство и выпуск широкой номенклатуры изделий пьезотехники.

Описание

Контроль параметров пьезоэлементов и пьезопреобразователей выполняется в трех режимах:

- динамическом режиме (контроль параметров в резонансной области частот);

- квазистатическом режиме (контроль параметров на частоте 100 Гц или 1 кГц);

- в режиме подачи постоянного напряжения 100 В.

Схема измерений, реализованная в аппаратуре «Цензурка-М», показана на рисунке 1.

Рисунок 1.

На рисунке 1 Uo - опорное напряжение, U - падение напряжения на пьезоэлементе, Ro - резистор, Z - комплексный импеданс пьезоэлемента или преобразователя.

В аппаратуре реализован цифровой способ измерений, позволяющий возбуждать пьезоэлемент или преобразователь широкополосным сигналом, спектр которого охватывает заданную область частот. В качестве такого сигнала в аппаратуре «Цензурка -М» используется сигнал с линейной частотной модуляцией.

ЛМЧ сигнал формируется в ЭВМ программно в виде массива длиной N Напряжения Uo(t) и U(t) поступают на вход двухканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а полученные таким образом отсчеты - через буферное запоминающее устройство в управляющую ЭВМ, где подвергаются дискретному преобразованию Фурье с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье. В результате получаются два комплексных массива длиной N/2 каждый, соответствующие значениям и0(со) иП(а) на частотах f[k]=kFd/N, k = 0,...,N/2. Значения комплексной проводимости в полосе частот от 0 до Fj/2 рассчитываются с использованием измеренных величин.

Для расчета требуемых параметров преобразователя используется многоконтурная эквивалентная схема, динамическая часть которой состоит из нескольких соединенных параллельно RLC-цепочек. Количество контуров эквивалентной схемы определяется по числу максимумов активной составляющей проводимости в заданной полосе частот.

Конструктивные особенности аппаратуры «Цензурка-М» состоят в следующем: аппаратура выполнена в виде компактного лабораторного измерительного блока, мини-ЭВМ и лазерного принтера. Мини-ЭВМ выполняет функции управления, обработки результатов измерения, отображения измеренной и обработанной информации.

Технические характеристики

- Диапазон рабочих частот аппаратуры, кГц

- Диапазон измерения электрической емкости на частотах 100 Гц и 1 кГц, Ф

- Диапазон измерения активной

составляющей полного электрического сопротивления в резонансной области, Ом

- Диапазон измерения сопротивления постоянному току, Ом

- Диапазон измерения сопротивления изоляции при испытательном напряжении 100 В, Ом

- Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь, %

- Диапазон измерения динамической емкости, Ф

- Диапазон измерения динамической индуктивности, мГн

- Диапазон измерения коэффициента электромеханической связи

- Диапазон измерения добротности

- Предел допускаемой основной относительной погрешности установки частоты, %,

- Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения активной составляющей полного электрического сопротивления на резонансе, %, - Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения электрической емкости, %, - Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения сопротивления постоянному току, %

- в диапазоне (103 - 106) Ом,

- в диапазоне (106 - 1010) Ом,

- Предел допускаемой основной относительной

0,3 - 300

500х10'12 - 5х10'6

10- 104

103- Ю10

103 - 1О10

1-100

(1 -50)х10’9

0,5-20

0,1 -0,7

5-300

±0,5

±10

±5

±10

±25

погрешности измерения сопротивления изоляции при испытательном напряжении 100 В,%

- в диапазоне (103 - 106) Ом,                                             ±|0

- в диапазоне (106 - 1О10) Ом,                                             ±25

- Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения тангенса угла диэлектрических потерь, % - в диапазоне (1 - 6)%,                                                 ±20

- в диапазоне (6 - 100)%,

- Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения значения добротности, %,

- Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения динамической емкости и индуктивности, %,

- Предел допускаемой основной относительной погрешности измерения коэффициента электромеханической связи, %,